1. Представление о живом веществе в биогеохимии, то есть в совокупности живых естественных тел, должно быть выражено так же, как давно это сделано для косных естественных тел. должно быть всецело построено на точных числах. Для косных тел (например, для астрономических наблю-дений) это начали тысячелетия назад, но для химических и физических свойств, для описания минералов, географических явлений и т.п. это было сделано только за последние три столетия. Со второй половины XIX в. такой охват косных естественных тел биосферы стал общеобязательным - частично захвачены животные и растения, - и количество полученных чисел неудержимо растет и исчисляется миллионами.
В биогеохимии это будут числа веса живого вещества, числа атомного и весового его состава, числа размножения, биогеохимической энергии (заселения планеты), количественно выраженная правизна и левизна.
Когда так полученное представление о живом веществе было сравнено с численно выраженными косными (или биокосными) естественными телами биосферы, выяснилась сразу, во-первых, возможность такого сравнения, логически не вызывающая и раньше сомнения, и, во-вторых, существование резкого, материального энергетического различия между живыми и косными естественными телами. Нет в биосфере процессов, где бы это различие исчезло. При наличии непрерывного биогенного обмена атомов и энергии между живыми и косными естественными телами биосферы, существует целая пропасть в их строении и свойствах.
Это различие есть научный факт, вернее научное обобщение. Следствием из него является отрицание возможности существования самопроизвольного зарождения живых организмов из косных естественных тел в условиях современных и существовавших в течение всего геологического времени, то есть в течение 2 миллиардов лет.
Это до сих пор - под влиянием философских, но не научных соображений - не сознается многими учеными и широко распространено в философской и популярной научной литературе. Сотни лет - и посейчас - идут попытки опытов над абиогенезом.
В биогеохимии отсутствие перехода является эмпирическим научным обобщением, а не гипотезой или теоретическим построением. Эмпирическое это обобщение следующее: между живыми и косными естественньми телами биосферы нет переходов - граница между ними на всем протяжении геологической истории резкая и ясная. Материально энергетически, в своей геометрии, живое естественное тело, живой организм отпичен от естественного тела косного. Вещество биосферы состоит из двух состояний, материально энергетически различных - живого и косного.
Живое вещество, хотя в биосфере материально ничтожно, энергетически оно выступает в ней на первое место.
Этим определяется новое чрезвычайно важное свойство биосферы - ее геометрическая разнородность. Можно допустить, что живое вещество проявляет иную геометрию, чем геометрия Евклида.
2. Прежде чем идти дальше, необходимо попытаться сделать анализ основных данных о нашем понимании жизни и ввести некоторые новые понятия.
В сущности всякий организм представляет собой биокосное тело. В нем не все живое. Во время его питания и дыхания непрерывно попадают в него косные тела, которые от него совсем неотделимы. Частью они попадают в него как посторонние тела механически, как тела ему, по существу, ненужные, или значения которых мы не понимаем. При исчислении веса и химического состава живого организма в биосфере нельзя не принимать в расчеты это постороннее вещество, всегда входящее в состав организма. Без них живого организма в биосфере нет. Это вещество должно учитываться (в средних числах) в совокупностях организмов, так как оно является отражением своеобразной биогенной миграции атомов -основного явления, изучаемого биогеохимией. Я не буду здесь на этом останавливаться и это доказывать, но приведу один-два примера. Дождевые черви или голотурии постоянно содержат внутри своего тела почву или ил, процент которых составляет заметную часть их тела и которые немедленно подвергаются в их организме многочисленным биохимическим реакциям. Эти организмы в биосфере без такого стороннего. казалось, вещества ни секунды не существуют, т.е. жить не могут. В биогеохимии мы должны принимать их во внимание такими, какие они есть и живут, а не очищенными и освобожденными от этих всегда существующих в них веществ.
Это более резкие примеры, но для всякого живого организма мы имеем части его тела, которые в живом процессе, в поддерживающих жизнь миграциях атомов (вечно изменчивом жизненном равновесии, в явлениях метаболизма, дыхания и питания) - не могут считаться, строго говоря, каждая в отдельности живой. Живой организм есть всегда до известной степени биокосное естественное тело, но в нем, в момент жизни, вещество жизни, охваченное резко по массе, но не всегда по объему, преобладает. Взятое в целом такое биокосное тело резко проявляет свои живые свойства, даже в том случае, когда по объему они в нем не являются преобладающими. Например, в ряде организмов огромные части занятого ими пространства представляют газовые полости и пузыри. Эти газовые полости, конечно, не являются живыми, но мы увидим ниже, что они геометрически являются отличными от косных естественных тел.
Живой организм, взятый в целом, хотя и является, таким образом, до известной степени по своему составу биокосным естественным телом, но резко отличается от настоящих биокосных тел прежде всего свойствами занятого им пространства. И геометрически, и физически это пространство иное, чем пространство косных естественных тел биосферы. Но больше того, он представляет в биосфере автаркическую систему, которая является единой, самодовлеющей, способной защищаться и активно реагировать на внешнюю и внутреннюю среду и на другие живые организмы. Животный организм проявляется в биосфере, как чуждое ей маленькое целое, как свой собственный отдельный мирок, монада, с внешней средой закономерно связанная. Биокосное тело есть более сложная система из живых организмов - монад и косных естественных тел, - находящихся во взаимодействии, но друг с другом не смешивающихся. Подавляющее большинство природных вод, почвы, илы и т.п. являют бесчисленные примеры биокосных естественных тел.
3. Мне кажется, давно настало время принять за исходное для научной работы это резкое энергетически-материальное различие между живой и косной материей биосферы, устанавливаемое биогеохимией, и научно учитывать научные выводы, из такого сравнения вытекающие.
Я в самых кратких чертах в последующем отмечу здесь эти различия, которые, как мы увидим, далеки от тех, которые используются биологами и философами Запада в их виталистически-материалистической, длящейся века, контроверзе.
Они не видны и не ясны. когда исследуют отдельный организм, а проявляются как реальное явление, как факт. когда берут их совокупности. Они мало заметны для натуралиста, исследующего индивидуум, а ярко выявляются в живом веществе биосферы.
И они таковы, мне кажется, что несовместимы с представлением о жизни, как о частном планетном явлении.
4. Главнейшие из этих отличий следующие:
Как известно размеры естественных тел отнюдь не являются безразличным признаком, наоборот, они являются, может быть, самым характерным признаком в системе реальности. Для живых организмов диапазон этих явлений очень велик. От одного порядка с большими молекулами химических соединений, порядка по параметрам 106 см. он доходит для больших индивидуумов растений и животных до параметра 104 см. Диапазон равен 1010.
Состояние пространства (объема), отвечающего телу живого организма, как бы оно мало или велико ни было диссимметрично. Это проявляется в правизне и левизне - в неравенстве явлений посолонь и противосолонь. В биосфере это свойство пространства присуще только живым организмам.
Органогенные минералы (нефть, угли, гумус и т.д.) сохраняют геологически долго соединения биохимически полученные, в которых отличие правизны и левизны ясно выражено, но это свойство не восстанавливается при геохимическом разрушении. Такое состояние пространства в живом организме удобно назвать диссимметрией Пастера.
II. Основным свойством диссимметрии, т.е. особого состояния пространства-времени, отвечающего жизни и занятому ею объему, является то. что причина и следствие явлений, в нем наблюдаемых, должны отвечать одной и той же диссимметрии. В кристаллических телах, образуемых организмами, необходимыми для их жизни, диссимметрия выражается в преобладании левых или правых изомеров. Возможно, что прав Пастер, который считал, что для основных тел, необходимых для жизни - для белков и продуктов их распада - всегда господствуют левые изомеры. Эта область явлений, к сожалению, мало изучена и можно здесь ожидать в ближайшее время неожиданных по важности открытий. П.Кюри совершенно правильно учел возможность разных форм диссимметрии и выразил геометрическую структуру, связь при этом выявляемую в положении, что диссшшетрическое явление вызывается такою же диссимметрической причиною. Исходя из этого принципа (можно назвать его принципом Кюри) следует, что особое состояние пространства жизни обладает особой геометрией, которая не является обычной геометрией Евклида.
Я буду принимать это как рабочую гипотезу, пока она не будет теоретически проверена. Эта область явлений в основных чертах была выяснена в работах Пастера в 1860-1880 гг., П.Кюри в 1890-х годах углубился в эти явления, но внезапная смерть прервала в 1906 г. его жизнь прежде, чем он успел изложить свои достижения .
Понятие о «состоянии пространства» (espace d'etat) введено в науку в его биографии, изданной в 1925 г. его женой и дочерью. Так он определял в кругу своей семьи диссимметрию Пастера в эпоху своей творческой работы над этой проблемой, которой не суждено было быть опубликованной и написанной.
III. Реальным, логически правильным выводом из принципа Пастера-Кюри является принцип Реди. регулирующий создание организмов в биосфере. Omne vivum е vivo является проявлением диссимметрии Пастера, ибо иным путем создаться в биосфере правизна-левизна, отвечающая диссимметрии Пастера, не может. В сущности, это поддержание длительности жизни в течение всего геологического времени делением, почкованием или рождением является основным проявлением особого пространства-времени живых естественных тел, его особой геометрии,
IV. Реальным, логически правильным выводом из принципа Пастера-Кюри будет и то, что явления, отвечающие жизни, будут необратимы во времени, так как пространство живого организма при диссимметрии Пастера может обладать только полярными векторами, каким и будет для него вектор времени .
V. В биосфере принцип Реди проявляется расселением организмов благодаря размножению, явлением, которое имеет первостепенное значение в ее структуре. Расселение вызывает в биосфере биогенную миграцию атомов и сопровождается огромным выделением свободной энергии, биогеохимической энергии^. Эта биогеохимическая энергия проявляется в аспекте исторического времени.
Биогенные миграции биосферы резко отличаются от миграций химических элементов, не связанных с живым веществом, Это последнее явление становится видным - в массе земного вещества проявляется - только в аспекте геологического времени.
VI. Чрезвычайно характерным является предельно максимальная - обусловленная величиной комплексов атомов - числом Лошмидта в первую очередь и предельной скоростью волнообразных движений - «звука» (в том числе, и дыхания в газовой или водной атмосфере) - величина биогеохимической энергии размножения.
Одним из следствий отсюда является исключительное значение микроскопически дисперсного живого вещества и огромная роль его в рассеянии химических элементов в биосфере. Это связано с законами термодинамики - с максимальным использованием свободной энергии.
VII. Биогенная миграция элементов связана с дыханием организмов прежде всего и обусловлена размерами и свойствами косного вещества планеты. Благодаря этому она имеет предел, связанный, с одной стороны, с Лошмидтовым числом. определяющим количество газовых молекул в 1 см' объема, а
' См.: В.И. Вернадский. Проблема времени в современной науке. -Известия АН. 7 серия ОМЭН. №4, с.511-541 (по-французски: Laprob-lerne du temps dans ie science contemporain. Suite. - Revue gCTierale des science pures et appliqudes, 1935, v.46, № 7, p.208-217, p.308-312. [В кн.: В.И.Вернадский. Философские мысли натуралиста, М„ 1988, с.228-254].
2 Понятие, введенное мною в 1926-1927 гг. См.: В.И.Вернадский. О размножении организмов и его значении в механизме биосферы. -Известия АН. 6 серия, 1926, т.20, №9, с.697-726: №12, с.1053-1060; он же. Биосфера. Л., 1926. [В кн.: В.И.Вернадский. Живое вещество и биосфера, стр.315-401]. следовательно, и количество неделимых, находящихся с ними в дыхательном обмене, а с другой стороны, она связана с размножением, на котором отражаются размеры земной поверхности, поверхности биосферы.
VIII. Площадь, доступная заселению организмами, ограничена - откуда следует существование предельного количества (массы жизни) живого вещества, могущего существовать на нашей планете. Это величина постоянная - в определенных небольших пределах колебаний - в течение геологического времени.
IX. Наиболее быстро идет размножение в микроскопическом разрезе мира, благодаря чему (числу Лошмидта - n.VI) есть предел размерам организма, так как размножение обратно пропорционально объему организма (правило Е.Снеядецкого). Ниже известного размера могут существовать организмы, проявляющие размножение временами (разрушая взрывом среду своей жизни - живой организм) и быстро переходящие в латентное состояние.
X. Живые организмы, обладая метаболизмом, сами создают свой химический элементарный состав, являющийся характерным (и видовым) их признаком и остающимся неизменным в определенных пределах. Мы имеем здесь аналогию с определенными химическими соединениями без стехиометрических отношений.
XI. В связи с большой величиной биогеохимической энергии мы имеем здесь миллионы естественных биогенных тел - видов организмов, и еще большие миллионы миллионов создающихся в них биохимически химических соединений, в отличие от косной материи с ее 2-3 тысячами минералов, и отвечающих им химических соединений.
XII. В результате радиоактивного распада элементов и биогеохимической энергии биосфера с ходом времени накапливает свободную энергию и с созданием ноосферы процесс этот чрезвычайно усиливается (эктропия). (13).
XIII. Живые организмы обладают способностью изменять изотонические смеси химических элементов, то есть атомные веса химических элементов внутри самого мельчайшего объема живого тела. Аналогичные процессы происходят, по-видимому, резко поиному в косных естественных телах биосферы. Явления эти все очень мало исследованы, но возможно допущение, что они проявляются в них только вне биосферы и связаны с газовыми явлениями, идущими в областях высокого давления. Здесь необходимо точное определение атомного веса элементов в так образовавшихся минералах.